Geleneksel kimyasal roketler kullanarak, Mars'a bir yolculuk - en hızlı şekilde - 6 ay sürer. Ad Astra Roket Şirketi, VASIMR VX-200 motoru adı verilen ve bir vakum odasında 201 kilowatt'ta çalışan ve 200 kilovatlık işareti ilk kez geçen bir plazma roketini test etti. Ad Astra'nın eski NASA astronotu ve CEO'su Franklin Chang-Diaz, “Şu anda dünyanın en güçlü plazma roketi” diyor. Şirket ayrıca 2013 yılında Uluslararası Uzay İstasyonunda 200 kilovatlık bir VASIMR motorunu test etmek için NASA ile bir anlaşma imzaladı.
ISS üzerindeki testler, uzay istasyonuna, atmosferik sürtünme nedeniyle kademeli olarak düşen periyodik artışlar sağlayacaktır. ISS takviyeleri şu anda, yılda yaklaşık 7.5 ton itici yakıt tüketen geleneksel iticilere sahip uzay aracı tarafından sağlanmaktadır. Bu miktarı 0,3 tona düşüren Chang-Diaz, VASIMR'in NASA'yı yılda milyonlarca dolar tasarruf edebileceğini tahmin ediyor.
Geçen hafta yapılan test, şirketin VASIMR (Değişken Spesifik Magnetoplasma Roket) roket motorunun küçük ölçekli bir prototipinin tam güçle ilk kez gösterildi.
Plazma veya iyon motorları hidrojen, argon ve neon gibi gazları ısıtmak için radyo dalgalarını kullanarak sıcak plazma oluşturur. Manyetik alanlar yüklü plazmayı motorun arkasına doğru zorlar ve zıt yönde baskı oluşturur.
Belirli bir anda kimyasal roketlere göre çok daha az itme sağlarlar, yani Dünya'nın yerçekiminden kendi başlarına kopamazlar. Ayrıca, iyon motorları sadece vakumda çalışır. Ancak uzayda bir kez, rüzgar bir yelkenliyi iterek, araç kimyasal roketlerden daha hızlı hareket edene kadar kademeli olarak hızlanan, yıllarca sürekli bir itme yapabilirler. Sadece bir pound itme üretiyorlar, ancak uzayda 2 ton yük taşımak için yeterli.
Mümkün olan yüksek hız nedeniyle, geleneksel motorlara göre daha az yakıt gerekir.
Şu anda, Şafak uzay aracı, Ceres ve Vesta asteroitlerine giderken, Vesta'nın yörüngesine girmesini ve ardından Ceres'e gitmesini ve başlamasını sağlayacak iyon tahrikini kullanıyor. Bu geleneksel roketlerle mümkün değil. Ek olarak, uzay iyonu motorlarında kimyasal roketlerin hızının on katı bir hız vardır.
Roket itişi Newton cinsinden ölçülür (1 Newton yaklaşık 1/4 pound). Spesifik dürtü, roket motorlarının verimliliğini tanımlamanın bir yoludur ve zaman (saniye) olarak ölçülür. İtici birim başına itici gücü (momentumdaki değişim) temsil eder. Özgül dürtü ne kadar yüksek olursa, belirli bir momentum elde etmek için daha az itici yakıt gerekir.
Dawn’ın motorları 3100 saniyelik özel bir dürtü ve 90 mNewton'luk bir itme gücüne sahiptir. Bir uzay aracındaki kimyasal bir roket 500 Newton'a kadar bir itme kuvvetine ve 1000 saniyeden daha kısa bir özel itme kuvvetine sahip olabilir.
VASIMR, yaklaşık 6.000 saniyelik özel bir dürtü ile 4 Newton itme kuvvetine (0.9 pound) sahiptir.
VASIMR, onu diğer plazma tahrik sistemlerinden ayıran iki ek önemli özelliğe sahiptir. Görev gereksinimlerini en iyi şekilde karşılamak için egzoz parametrelerini (itme ve özgül dürtü) değiştirme kabiliyetine sahiptir. Bu, belirli bir yakıt yükü için en yüksek taşıma yüküne sahip en düşük yolculuk süresiyle sonuçlanır.
Ek olarak, VASIMR'in plazmaya temas eden fiziksel elektrotları yoktur, motorun ömrünü uzatır ve diğer tasarımlara göre daha yüksek bir güç yoğunluğu sağlar.
39 gün içinde Mars'a bir gezi yapmak için, 10 ila 20 megawatt'lık bir VASIMR motor iyon motorunun, gezegenler arasındaki insan geçiş sürelerini önemli ölçüde kısaltmak için nükleer güçle birleştirilmesi gerekir. Yolculuk ne kadar kısa olursa, astronotların uzay radyasyonuna maruz kalmaları ve her ikisi de Mars misyonları için önemli engeller olan bir mikro yerçekimi ortamına maruz kalma süresi azalır.
Motor, hızlanmak için uçuşun ilk yarısında sürekli ateş ederek, ardından ikinci yarı için uzay aracını iptal etmek için dönerek çalışacaktı. Buna ek olarak, VASIMR, görevin ilk aşamalarında sorunların ortaya çıkması durumunda Dünya'ya bir kürtaj yapılmasına izin verebilir, bu da geleneksel motorlar için mevcut değildir.
VASIMR ayrıca robotik görevlerin yüksek taşıma yüklerini kaldıracak ve çok büyük bir taşıma yükü kütle fraksiyonu ile kargo görevlerini ilerletecek şekilde uyarlanabilir. Yolculuk süreleri ve yük kütlesi, doğal olarak düşük özgül dürtüleri nedeniyle konvansiyonel ve nükleer termal roketlerin başlıca sınırlamalarıdır.
Chang-Diaz, projeyi daha da geliştirmek için 2005 yılında Ad Astra'yı kurmadan önce 1979'dan beri VASIMR konseptinin geliştirilmesi üzerinde çalışıyor.
Kaynak: PhysOrg
